黃河流域水沙變化機理與趨勢預測

目錄前言第1章 緒論 11.1 黃河流域水沙變化研究現(xiàn)狀與問題 11.1.1 變化環(huán)境下水沙演變規(guī)律 11.1.2 水沙變化歸因分析 31.1.3 水土流失過程與水沙效應 51.1.4 水沙變化趨勢預測 71.1.5 水沙調(diào)控理論與技術(shù) 81.2 研究區(qū)概況 101.2.1 黃河流域 101.2.2 黃土高原 111.2.3 主要產(chǎn)沙區(qū) 141.2.4 典型流域 151.3 研究資料與方法 171.3.1 資料收集 171.3.2 實驗開展 181.3.3 研究方法 281.3.4 技術(shù)路線 31第2章 黃河流域降水與下墊面演變過程 322.1 降水變化特征 322.1.1 黃河流域降水變化特征 322.1.2 黃土高原降水變化特征 332.1.3 主要產(chǎn)沙區(qū)降水變化特征 382.2 下墊面演變特征 502.2.1 植被覆蓋時空變化 502.2.2 梯田時空變化 582.2.3 淤地壩時空變化 612.2.4 水庫分布特征 66第3章 黃河流域水沙時空演變及其分異規(guī)律 693.1 流域水沙時空演變 693.1.1 上游水沙變化 693.1.2 中游水沙變化 793.1.3 主要產(chǎn)沙區(qū)水沙變化 913.2 典型流域侵蝕產(chǎn)沙特征與水沙關系變化 993.2.1 典型流域侵蝕產(chǎn)沙反演 993.2.2 典型流域水沙關系變化 112第4章 黃河典型流域產(chǎn)匯流機制與產(chǎn)輸沙規(guī)律 1234.1 流域場次暴雨-洪水-輸沙關系變化 1234.1.1 典型場次暴雨洪水事件篩選 1234.1.2 場次暴雨-洪水和暴雨-輸沙過程變化 1244.1.3 場次暴雨-洪水和暴雨-輸沙關系變化 1314.2 流域降雨-產(chǎn)輸沙關系變化 1334.2.1 典型流域降雨-產(chǎn)沙關系變化 1334.2.2 典型流域徑流-輸沙關系變化 1354.2.3 入黃支流徑流-輸沙關系變化 1404.3 主要產(chǎn)沙區(qū)產(chǎn)匯流機制辨析 1474.3.1 流域產(chǎn)匯流機制辨析方法 1474.3.2 典型流域產(chǎn)匯流機制演化辨析 150第5章 黃河流域水沙變化主要影響因素驅(qū)動機理及其貢獻率 1595.1 坡面措施對流域水沙變化的影響 1595.1.1 林草植被對流域水沙過程的影響 1595.1.2 梯田對流域水沙過程的影響 1685.1.3 林草和梯田對流域水沙過程的耦合調(diào)控作用 1715.2 淤地壩對流域水沙變化的影響 1785.2.1 淤地壩系對溝道侵蝕動力過程調(diào)控 1785.2.2 淤滿淤地壩水沙阻控機制 1915.2.3 潰決淤地壩泥沙輸移機制 2085.3 水庫淤積與風沙入黃對流域水沙變化的影響 2225.3.1 河潼區(qū)間水庫淤積量 2225.3.2 河潼區(qū)間水庫的攔沙效應 2245.3.3 風沙入黃對黃河水沙變化的影響 2265.4 水沙變化的多因素協(xié)同機制與群體貢獻率 2305.4.1 泥沙來源與貢獻率識別 2305.4.2 水沙變化驅(qū)動因子貢獻率及群體效應 236第6章 黃河流域水沙變化趨勢預測模型構(gòu)建 2416.1 多因子驅(qū)動的黃河流域分布式水沙模型 2416.1.1 模型構(gòu)建 2426.1.2 模型率定與驗證 2556.2 流域水沙動力學過程模型 2626.2.1 模型框架 2626.2.2 模型通用技術(shù) 2676.2.3 模型率定與驗證 2836.3 SWAT模型改進與驗證 2956.3.1 模型閉合參數(shù)和閉合關系 2956.3.2 模型率定與驗證 2976.4 產(chǎn)沙指數(shù)模型 2996.4.1 不同類型區(qū)產(chǎn)沙指數(shù)計算方法 2996.4.2 模型驗證 3046.5 HydroTrend模型 3046.5.1 模型修正 3046.5.2 模型率定 3056.6 GAMLSS模型 3086.6.1 模型原理 3086.6.2 典型流域徑流和輸沙模型構(gòu)建 3116.7 基于機器學習法的水沙預測模型 3136.7.1 預測模型構(gòu)建 3136.7.2 多模型預測結(jié)果 3176.7.3 模型選取 3196.8 基于人工智能法的水沙預測模型 3226.8.1 基于XGBoost算法的模型構(gòu)建 3236.8.2 典型流域徑流過程模擬效果 3266.9 基于頻率分析的沙量預測模型 328第7章 未來30～50年黃河流域水沙變化趨勢預測 3317.1 未來氣候變化多模式預估及不確定性 3317.1.1 未來氣候演變趨勢 3327.1.2 未來降水變化趨勢及不確定性 3347.1.3 基于CMIP6模式的未來降水預估及不確定性 3497.2 黃土高原植被恢復潛力預測 3547.2.1 植被類型變化過程 3547.2.2 植被類型變化趨勢預測 3577.2.3 相似生境方法的植被潛力預測 3637.3 未來30～50年黃河流域水沙變化多模型預測 3677.3.1 流域分布式水沙模型的徑流預測 3677.3.2 流域水沙動力學過程模型的泥沙預測 3727.3.3 改進SWAT模型的泥沙預測 3747.3.4 HydroTrend模型的泥沙預測 3847.3.5 產(chǎn)沙指數(shù)模型的泥沙預測 3877.3.6 人工智能法模型的泥沙預測 3947.3.7 集合機器學習模型的水沙預測 3987.3.8 GAMLSS模型的水沙預測 4107.3.9 其他方法的泥沙預測 416第8章 黃河流域未來30～50年水沙變化趨勢集合評估 4198.1 典型流域的水沙變化歸因與預測方法適用性評價 4198.1.1 現(xiàn)有模型預測結(jié)果分析 4198.1.2 基于標準化數(shù)據(jù)輸入的現(xiàn)有預測結(jié)果分析 4218.2 水沙變化模擬-預測集合評估技術(shù) 4238.2.1 集合評估技術(shù)框架與指標體系 4238.2.2 集合評估技術(shù)應用———以皇甫川流域為例 4348.2.3 集合評估技術(shù)應用———以無定河流域為例 4468.3 未來30～50年黃河流域水沙變化趨勢集合評估 4608.3.1 不同模型水沙模擬精度評價 4608.3.2 黃河流域水沙預測 4638.3.3 黃河流域水沙預測成果比較 465第9章 黃河流域降雨事件洪沙特征與未來可能沙量 4689.1 降雨洪水泥沙事件表征指標及其特征值變化 4689.1.1 降雨事件表征指標 4689.1.2 降雨洪水泥沙指標變化 4719.2 不同下墊面情景降雨的可能產(chǎn)沙量 4819.2.1 降雨事件可能情景 4819.2.2 河龍區(qū)間降雨可能產(chǎn)沙量 4839.3 降雨事件下典型流域治理成效評價 4889.3.1 延河2013.7和1977.7暴雨水沙特征對比 4889.3.2 西柳溝2016.8.17暴雨洪水泥沙事件 4959.3.3 無定河2017.7.26暴雨洪水泥沙事件 5029.4 1933.8暴雨在現(xiàn)狀下墊面下可能沙量反演 5189.4.1 暴雨過程及其特征 5189.4.2 現(xiàn)狀下墊面可能產(chǎn)沙量 5219.5 黃河泥沙近期波動成因解析 5279.5.1 近期“大沙年”潼關沙量來源解析 5279.5.2 降雨潼關沙量解析 528第10章 黃河流域水沙調(diào)控閾值體系 53110.1 黃河流域水沙調(diào)控閾值體系構(gòu)建 53110.2 黃土高原侵蝕性降雨及水土保持措施水沙調(diào)控閾值 53310.2.1 降雨侵蝕力閾值 53310.2.2 林草植被覆蓋閾值 53610.2.3 梯田布局閾值 53810.2.4 淤地壩配置閾值 54010.3 黃河上游寧蒙河段平灘流量閾值 54810.3.1 防洪需求的平灘流量 54810.3.2 防凌需求的平灘流量 54910.3.3 輸沙塑槽需求的平灘流量 55110.3.4 與未來不同水沙過程適應的平灘流量 55410.4 黃河中游潼關高程閾值 55510.4.1 潼關高程與水沙過程的響應關系 55510.4.2 潼關高程閾值分析 55810.5 黃河下游河道平灘流量閾值 56610.5.1 平灘流量變化過程 56610.5.2 平灘流量與水沙過程的響應關系 56810.5.3 平灘流量閾值分析 57110.6 黃河河口穩(wěn)定沙量閾值 58010.6.1 河口穩(wěn)定沙量的概念 58010.6.2 河口穩(wěn)定沙量閾值分析 580第11章 黃土高原水土流失治理格局變化與調(diào)整對策 58311.1 水土流失治理分區(qū) 58311.2 水土保持措施時空格局變化 58411.2.1 嚴重水土流失區(qū)水土保持措施時空格局變化 58511.2.2 中度水土流失區(qū)水土保持措施時空格局變化 59311.2.3 輕微水土流失區(qū)水土保持措施時空格局變化 59911.3 水土流失治理潛力和需求分析 60211.3.1 林草措施恢復潛力 60211.3.2 梯田措施布局潛力 60911.3.3 淤地壩措施配置潛力 61311.4 未來黃土高原水土流失治理格局調(diào)整 61711.4.1 新形勢下黃土高原水土流失治理格局調(diào)整方向 61711.4.2 新形勢下黃土高原水土流失防治策略 619第12章 新水沙情勢下黃河流域保護和治理策略與措施 62312.1 黃河水沙調(diào)控與防洪減淤 62312.1.1 防洪減淤和水沙調(diào)控運行現(xiàn)狀與效果 62312.1.2 未來防洪減淤和水沙調(diào)控需求 63212.1.3 未來防洪減淤和水沙調(diào)控模式 64312.2 未來30～50年黃河保護和治理策略與措施 64912.2.1 現(xiàn)狀治理規(guī)劃的適應性 64912.2.2 流域水土流失適宜治理度與河道輸沙平衡 65212.2.3 新水沙條件下黃河保護和治理策略與措施 66212.2.4 新水沙條件下黃河下游寬河段改造效果分析 667參考文獻 676